Seleccione la clasificación para el clima
Los Tipos NEMA 3, 3R, 3S, 3X, 4, 4X, 6 y 6P están definidos para uso en interiores o exteriores; los Tipos 1, 2, 5, 12, 12K y 13 son solo para interiores. Las propias definiciones de NEMA separan los tipos para exteriores según lo que entra y lo que sucede con el hielo:
| Tipo | Polvo | Agua | Hielo | Corrosión |
|---|---|---|---|---|
| 3R | Solo caída de suciedad | Lluvia, aguanieve, nieve | Sin daños por hielo externo | Prueba estándar para exteriores |
| 3 | Caída de suciedad y polvo arrastrado por el viento | Lluvia, aguanieve, nieve | Sin daños por hielo externo | Prueba estándar para exteriores |
| 3S | Caída de suciedad y polvo arrastrado por el viento | Lluvia, aguanieve, nieve | Los mecanismos externos siguen funcionando con acumulación de hielo | Prueba estándar para exteriores |
| 4 | Caída de suciedad y polvo arrastrado por el viento | Lluvia, aguanieve, nieve, salpicaduras y agua dirigida por manguera | Sin daños por hielo externo | Prueba estándar para exteriores |
| 4X | Polvo arrastrado por el viento | Como tipo 4 | Sin daños por hielo externo | Protección contra la corrosión adicional |
La tabla de NEMA señala que los gabinetes Tipo 3R pueden estar ventilados, razón por la cual 3R es adecuado para equipos que necesitan aire pero no una manguera. La diferencia de corrosión es una prueba, no una etiqueta: NEMA 250 expone cada gabinete para exteriores a 600 horas de niebla salina frente a una muestra de acero galvanizado G90, y el Tipo 4X recibe otras 200 horas en comparación con una muestra de acero inoxidable 304. Para ver la comparación completa entre lluvia y manguera, consulte NEMA 3R vs NEMA 4, y para saber qué añade la X, consulte NEMA 4 vs 4X vs IP66.
En las instalaciones en EE. UU., el NEC 110.28 establece que las clasificaciones IP no sustituyen a las clasificaciones de tipo de gabinete, por lo que una especificación para exteriores que requiera un Tipo 3R o 4X necesita el tipo NEMA, no solo un código IP. Verifique la edición que aplica su autoridad competente.
Sol: la mayor carga térmica en exteriores
Un gabinete sellado disipa el calor solo a través de su superficie, y al aire libre el sol calienta esa misma superficie. La guía térmica de un fabricante de gabinetes proporciona estos valores de diseño:
- Radiación solar máxima de aproximadamente 97 W/ft² (aproximadamente 1,040 W/m²) en gran parte de los Estados Unidos, con aire ambiente de hasta 104 °F (40 °C).
- Aproximadamente 111 W/ft² (alrededor de 1,195 W/m²) y aire por encima de 104 °F en el suroeste alto y seco. La altitud, la humedad y la contaminación del aire afectan estos valores más que la latitud.
- El reflejo del suelo y las superficies cercanas puede aumentar la exposición radiante hasta en un 30%.
- El viento ayuda, pero como no se puede garantizar, generalmente se excluye de una verificación de peor escenario.
La misma guía cita Telcordia GR-487, un procedimiento de prueba para la carga solar en gabinetes eléctricos y electrónicos: tres lados se iluminan a 70 W/ft² con el equipo en funcionamiento, y el aumento medido por encima de la temperatura ambiente se suma a 115 °F (46 °C). El total no debe exceder la clasificación del componente con la clasificación más baja en el interior. Su ejemplo práctico muestra la escala: un gabinete de 24 × 20 × 12 pulg en gris ANSI 61, sin equipo en el interior, debe disipar aproximadamente 196 W para mantenerlo a temperatura ambiente bajo el sol. La guía de cálculo de calor del gabinete muestra cómo sumar esa ganancia solar al calor del equipo.
Color y acabado
La cantidad de radiación solar que el gabinete absorbe depende de su color, acabado y textura, y la guía señala que la absorción aumenta a medida que el acabado envejece. Su tabla muestra el aumento de temperatura por encima de la temperatura ambiente causado únicamente por el sol, sin el calor del equipo:
| Acabado | Aumento sobre la temperatura ambiente |
|---|---|
| Negro | aproximadamente 50 °F (28 °C) |
| Gris (ANSI 61) | aproximadamente 40 °F (22 °C) |
| Color claro | aproximadamente 28 °F (16 °C) |
| Metálico | aproximadamente 15 °F (8 °C) |
| Blanco | aproximadamente 11 °F (6 °C) |
La lección es sencilla: las superficies claras se mantienen más frescas bajo el sol que las oscuras, y cada acabado absorbe más calor a medida que envejece. Si elige acero al carbono con recubrimiento en polvo para un gabinete personalizado para exteriores, nuestro color estándar es gris claro RAL 7035 (otros colores bajo pedido). Ese es también el color de los gabinetes en la prueba de protección a continuación. Evite los colores oscuros en cajas que estén expuestas a pleno sol.
Sombra y protectores solares
El mismo fabricante describe el uso de protectores solares como una manera eficaz y económica de reducir la ganancia de calor solar. En su prueba con gabinetes de color gris claro RAL 7035 bajo el sol, el gabinete sin protector alcanzó 119 °F (48 °C). Un protector superior lo redujo a 114 °F (46 °C), y protectores superior y laterales a 110 °F (43 °C), lo que equivale, según indica, a reducciones de aproximadamente el 25% y el 46% en el aumento de temperatura sobre la temperatura ambiente. Una prueba aparte de un protector de montaje en pared, que cubre la parte superior, los lados y la parte posterior, redujo el aumento de 16.8 °F a 7.3 °F, aproximadamente un 56%. Un caso de campo, disparos por sobretemperatura de un variador en un gabinete Tipo 3R expuesto al sol, muestra el orden de las soluciones: leer el registro de fallos del variador, operar con la puerta abierta como prueba y luego añadir sombra o ventilación filtrada.
En la práctica:
- Instale en una pared sombreada donde tenga la opción, y mantenga el gabinete alejado de superficies que reflejen el sol hacia él.
- Mantenga las pantallas y las ventanas HMI fuera de la luz solar directa siempre que sea posible: añaden deslumbramiento y calor.
Si un diseño personalizado necesita un protector, una cubierta contra goteo o agujeros de montaje para uno, solicítelo en su petición de cotización; lo que podemos construir o perforar se confirma en el plano cotizado.
Lluvia, nieve e hielo
Los tipos 3, 3R, 4 y 4X no deben verse dañados por la formación de hielo en el exterior. Solo el Tipo 3S (y 3SX) requiere también mecanismos de operación externos, como una manija de desconexión, para seguir funcionando cuando hay presencia de hielo. Si un operador debe poder apagar el equipo a través de una capa de hielo, ese es el tipo que debe solicitar; NEMA4 Enclosure no ofrece el Tipo 3S.
El agua entra en los gabinetes para exteriores a través de las aberturas, no por las paredes. La regla de NEMA es que la clasificación de un conjunto instalado está limitada por su componente con la clasificación más baja, y los accesorios deben probarse para una clasificación de tipo al menos igual a la del gabinete. Por lo tanto:
- Introduzca los cables por la cara inferior siempre que sea posible, para que el agua se aleje de las entradas (nuestra recomendación).
- Utilice prensaestopas, conectores de conducto y tapones que tengan al menos la clasificación de tipo del gabinete.
- Mantenga la junta de la puerta limpia y sin daños, y cierre y asegure la puerta con el cierre después de cada visita.
Noches frías y condensación
NEMA 250 no cubre condiciones como la condensación que ocurre dentro del gabinete, y la norma IEC 60529 también la excluye. En exteriores, la causa habitual es un día cálido y húmedo seguido de una noche fría: las paredes se enfrían por debajo del punto de rocío del aire interior y se forma agua sobre ellas. La guía de calefactores de un fabricante de gabinetes añade que un sistema puede funcionar todo el día y luego, cuando se apaga por la noche, la rápida caída de temperatura puede causar condensación y corrosión.
Un pequeño calentador controlado por termostato, o un drenaje de ventilación clasificado según el tipo de gabinete, resuelve la mayoría de los casos. Ambos métodos de dimensionamiento de calentadores que verificamos duplican aproximadamente el término de pérdida de calor del cálculo para un gabinete ubicado al aire libre en aire en movimiento. Las bajas temperaturas también son un motivo para usar un calentador, en casos donde los componentes tienen una temperatura mínima de funcionamiento. La guía de condensación del gabinete aborda el punto de rocío, el dimensionamiento del calentador y los drenajes.
Materiales que duran en exteriores
- Acero inoxidable: 304 para la mayoría de los sitios tierra adentro; 316L para aire costero y marino, sal de descongelación y plantas químicas. Consulte acero inoxidable 304 frente a 316L.
- Acero al carbono con recubrimiento de polvo: resistente y económico; el recubrimiento es la protección contra la corrosión, por lo que debe retocar los arañazos.
- Aluminio: más ligero que el acero; especifique el acabado para el sitio.
- Policarbonato y PRFV: verifique la resistencia a la luz solar. UL 746C clasifica un plástico como "f1" para uso en exteriores cuando ha superado tanto una exposición a rayos ultravioleta (720 horas en un equipo weatherometer de arco de carbono doble cerrado o 1,000 horas en un weatherometer de arco de xenón) como una inmersión en agua de 7-day a 70 °C sin pérdida significativa de propiedades de inflamabilidad, impacto o resistencia.
Montaje en exteriores: paredes, postes y aberturas
Las preguntas frecuentes de NEMA señalan que NEMA 250 requiere que varios gabinetes con clasificación de tipo tengan un medio de montaje fuera de la cavidad eléctrica, a menos que se utilice un soporte o pata intermedia. Esa es la respuesta de NEMA a una pregunta sobre perforar la parte posterior de la caja y sellar los orificios con silicona, y la instalación final siempre está sujeta a la autoridad con jurisdicción. Utilice las patas de montaje externas o un soporte, tanto para el montaje en pared como en poste. La guía de montaje de gabinetes cubre kits para postes, anclajes y apertura de puertas.
Los insectos y otras plagas no forman parte del código IP: la norma IEC 60529 deja las plagas a las normas de producto. Un gabinete Tipo 4 o 4X sellado con cada abertura cerrada por un accesorio clasificado no deja ninguna vía abierta. En un gabinete Tipo 3R ventilado, recomendamos solicitar rejillas de ventilación con malla.
Nuestras clasificaciones y diseños personalizados. Los gabinetes de montaje en pared NEMA4 Enclosure en acero inoxidable 304 y 316L se instalan sobre cuatro patas externas de montaje en pared y cuentan con la clasificación del fabricante NEMA 4X / IP66; no listado por UL. Los gabinetes personalizados vienen en acero inoxidable 304 o 316L, acero al carbono con recubrimiento en polvo (RAL 7035; otros colores bajo pedido), aluminio, policarbonato y poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV) (los no metálicos en tamaños moldeados estándar cortados según su diseño), construidos según el Tipo NEMA 1, 3R, 4, 4X, 6P, 12 o 13 (clasificaciones del fabricante para el diseño especificado), a partir de una sola pieza, y entregados en 10 días hábiles en cualquier parte del mundo, contados a partir de la aprobación del plano. Cortamos las aberturas para los prensaestopas, drenajes y accesorios que usted especifique. NEMA no prueba, certifica ni respalda gabinetes.
Preguntas frecuentes
¿Qué clasificación NEMA necesito para un gabinete eléctrico para exteriores?
Al menos tipo NEMA 3R para lluvia, aguanieve y nieve. Elija el tipo 4 si el gabinete será lavado con manguera o recibirá polvo arrastrado por el viento, y el tipo 4X cerca de la costa, donde se utiliza sal de descongelación o en plantas químicas y de aguas residuales.
¿Es NEMA 3R resistente al agua?
No. El tipo 3R protege contra la lluvia, el aguanieve y la nieve, y puede estar ventilado. No ha sido probado contra agua dirigida por manguera. Para lavado con manguera o pulverización impulsada por el viento, use el tipo 4 o 4X.
¿Qué temperatura alcanza un gabinete bajo el sol?
Depende del color, el tamaño y el calor interno. El gráfico de un fabricante muestra que el sol por sí solo eleva un gabinete negro unos 50 °F por encima de la temperatura ambiente y uno blanco unos 11 °F. A eso, sume el aumento de temperatura del equipo en el interior.
¿Realmente ayudan los protectores solares?
Sí. Un fabricante informa reducciones en el aumento de temperatura sobre la temperatura ambiente de aproximadamente el 25% con un escudo superior y aproximadamente el 46% con escudos superiores y laterales, y una reducción del 56% en el aumento de temperatura solar con un escudo de montaje en pared que cubre la parte superior, los laterales y la parte posterior.
¿Por qué hay agua dentro de mi gabinete sellado para exteriores?
Usualmente es condensación, no una fuga. El aire húmedo dentro de la caja se condensa en las paredes cuando estas se enfrían por debajo de su punto de rocío durante la noche. Un pequeño calentador o un drenaje de ventilación clasificado para el tipo de gabinete suele resolverlo.
¿Puedo montar un gabinete NEMA 4X perforando la parte posterior?
NEMA 250 requiere que muchos gabinetes con clasificación de tipo tengan un medio de montaje fuera de la cavidad eléctrica, como patas o un soporte. Utilice esos medios en lugar de perforar a través de la parte posterior, y consulte con su autoridad competente.
Fuentes
- NEMA, "Tipos de gabinetes NEMA" (definiciones de Tipo 3, 3R, 3S, 3X, 4, 4X; ventilado 3R; mecanismos cargados de hielo; IEC 60529 no cubre alimañas ni condensación)
- NEMA, "Preguntas frecuentes de NEMA: Gabinetes" (Q14 niebla salina, Q15 eslabón más débil, Q16 montaje externo, Q19 NEC 110.28)
- ANSI/NEMA 250-2020, contenido y alcance (la condensación dentro del gabinete no está incluida)
- nVent HOFFMAN, Spec-00488, gestión térmica (valores de radiación solar, reflexión, tabla de colores, GR-487, prueba de escudo solar)
- nVent HOFFMAN, Spec-01113, prueba de escudo solar de montaje en pared
- Hammond Manufacturing, selección de productos de calefacción (condensación nocturna, factor de calentador para exteriores)
- Rittal, Catálogo de sistemas técnicos de control climático, calentadores para gabinete (salida doble para instalación en exteriores)
- UL Prospector, "Idoneidad para exteriores - UL 746C" (clasificaciones f1 y f2, pruebas de inmersión en agua y UV)
- IEC 60529 Ed. 2.2, Grados de protección proporcionados por los gabinetes (alcance: se excluyen plagas, condensación, radiación solar y formación de hielo)
